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铁及其化合物实验题汇编


铁及其化合物综合实验题 1、(本题共 13 分)甲、乙两同学研究 Na2SO3 溶液与 FeCl3 溶液反应的情况。 步骤 Ⅰ 操作 向 2mL 1 mol· L-1FeCl3 溶液中加入一定量 的 Na2SO3 溶液 现象 溶液由棕黄色变为红褐色,并有少量 刺激性气味的气体逸出

(1)常温下,FeCl3 溶液的 pH_______7(填“<”、“>”或“=”)。 (2)分析红褐色产生的原因。 ① 甲同学认为步骤 I 中溶液呈红褐色是因为生成了 Fe(OH)3,请用化学平衡移动原理解释溶液呈红褐色的原因: ________。 ② 乙同学认为可能是发生了氧化还原反应,其中 Fe3+ →Fe2+ ;请写出 Fe3+ 跟 SO32 反应的离子方程式


______________。 乙同学查阅资料得知: 1.Fe2+与 SO32 反应生成墨绿色的絮状沉淀 FeSO3;


2.墨绿色的 FeSO3 与黄色的 FeCl3 溶液混合后,溶液呈红褐色。 (3)甲同学为了确认溶液呈红褐色的原因是生成了 Fe(OH)3,设计并完成了如下实验: 步骤 Ⅱ 操作 用激光笔照射步骤 I 中的红褐色溶液 现象 出现“丁达尔效应”

甲同学因此得出结论:溶液呈红褐色是因为生成了 Fe(OH)3。而乙同学认为甲同学得出结论的证据仍然不足,乙 同学的理由是________。 (4)为进一步确认 Na2SO3 溶液与 FeCl3 溶液反应的情况,乙同学设计并完成了如下实验: 步 骤 Ⅲ Ⅳ 操作 向 1 mol?L-1 的 FeCl3 溶液中通入一定量的 SO2 用激光笔照射步骤Ⅲ中的红褐色溶液 现象 溶液由黄色变为红褐色 没有出现“丁达尔效应”

① 经检验步骤Ⅲ中红褐色溶液含有 Fe2+,检验 Fe2+选用的试剂是_________(填字母)。 a.K3[Fe(CN)6] 溶液 b.KSCN 溶液 c.KMnO4 溶液 。

② 请用离子方程式和必要的文字说明步骤Ⅲ中出现红褐色的原因 (5)结论:由上述实验得知,甲、乙两同学所持观点均正确。 答案: (1)<(1 分) (2) ① Fe3++3H2O

Fe(OH)3+3H+,加入 Na2SO3 后,c(H+)下降,平衡正向移动,

生成 Fe(OH)3(离子方程式 1 分,平衡移动方向 1 分,共 2 分) ② 2Fe3+ + SO32- +H2O ==2Fe2+ +SO42-+2H+ (2 分) (3)FeSO3 和 FeCl3 的混合溶液也可能出现“丁达尔效应” (2 分)(4)① a (1 分) ② 2Fe3+ + SO2 + 2H2O = 2Fe2+ + SO2- 4 + 4H+; Fe2+ + SO2 +H2O = FeSO3↓ + 2H+(或 2Fe3+ + 3SO2 + 4H2O =2FeSO3↓+ SO2- 4 + 8H+);FeSO3 与剩余的 FeCl3 溶液混合而呈现红褐色。 (每个方程式 2 分,文字阐述 1 分, 共 5 分)

2.(12 分)某同学欲在实验室中对 Fe3+与 I-的反应进行探究,实现 Fe2+与 Fe3+的相互转化。 (1)该同学最初的实验操作和现象如下: 编号 I 操作 先向 2 mL 0.1 mol/L FeCl2 溶液中滴加 KSCN 溶液,再滴加新制氯水 II 先向 2 mL 0.1 mol/L FeCl3 溶液中滴加 KSCN 溶液,再滴加 0.1 mol/L KI 溶液 滴加 KSCN 溶液后,溶液变成 红色;滴加 KI 溶液后,红色无 明显变化 ①实验 I 的现象为 ②FeCl2 溶液与新制氯水反应的离子方程式为 。 。 现象

(2)该同学分析了导致实验 II 现象的可能原因,并对实验方案进行了改进。改进后的 实验操作和现象如下: 编号 III 操作 向 2 mL 0.1 mol/L KI 溶液中滴加 1 mL 0.1 mol/L FeCl3 溶液,再滴加 KSCN 溶液
3+ -

现象 滴加 FeCl3 溶液后, 溶液变成黄色; 滴加 KSCN 溶液后, 溶液变成红色

根据实验 III,甲同学认为 Fe 有可能与 I 发生氧化还原反应,请结合实验现象用简 明的文字说明他得出上述结论的理由 。

(3)该同学认为需要进一步设计实验证明根据实验 III 中现象得出的结论。请补全下表中 的实验方案。 编号 IV 操作 向 2 mL 0.1 mol/L KI 溶液中滴加 1 mL 0.1 mol/L FeCl3 溶液, (4)上述实验结果表明,Fe3+有可能与 I-发生氧化还原反应。进一步查阅资料知,参加反 应的 Fe3+与 I-的物质的量相同。该同学结合上述实验结论,分析了实验 III 中加入 KSCN 后溶液变红的原因,认为 Fe3+与 I-反应的离子方程式应写为 。 预期现象及结论

2 答案 (1)① 滴加 KSCN 后溶液无明显变化,加入氯水后溶液变成红色(各 1 分) ② 2Fe2+ + Cl2 === 2Fe3+ + 2Cl(2)溶液变成黄色,推测生成了 I2(其他合理答案可酌情给分) (3) 编号 IV 操作 再滴加淀粉溶液(或 CCl4;或铁氰 化钾溶液) 预期现象及结论 预期现象:溶液变蓝(或溶液分层, 下层溶液为紫色;或生成蓝色沉淀) ,

(1 分)

结论:Fe3+能与 I-发生氧化还原反应, 生成 I2(或 Fe2+) (现象、结论各 1 分)

(其他合理答案可酌情给分) (4)2Fe3+ + 2I2Fe2+ + I2 (3 分,不写可逆符号扣 2 分)

3、27. (14 分)某化学兴趣小组为探究 Cl2、Br2、Fe3+的氧化性强弱,设计了如下实验:

(1)①检查气体发生装置 A 的气密性的操作是 ②整套实验装置存在一处明显的不足,请指出 (2)用改正后的装置进行实验,实验过程如下: 实验操作 打开活塞 a,向圆底烧瓶中 滴入适量浓盐酸;然后关闭 活塞 a,点燃酒精灯。 实验现象 D 装置中:溶液变红 E 装置中: 水层溶液变黄, 振 荡后,CCl4 层无明显变化。

。 。

结论 Cl2、Br2、Fe3+的氧化性由强 到弱的顺序为:

(3)因忙于观察和记录,没有及时停止反应,D、E 中均发生了新的变化。 D 装置中:红色慢慢褪去。 E 装置中:CCl4 层先由无色变为橙色,后颜色逐渐加深,直至变成红色。 为探究上述实验现象的本质,小组同学查得资料如下: ⅰ.(SCN)2 性质与卤素单质类似。氧化性:Cl2 > (SCN)2 。 ⅱ.Cl2 和 Br2 反应生成 BrCl,它呈红色(略带黄色) ,沸点约 5℃,与水发生水解反应。 ⅲ.AgClO、AgBrO 均可溶于水。 ①请用平衡移动原理(结合化学用语)解释 Cl2 过量时 D 中溶液红色褪去的原因________,请设计简单实验 证明上述解释: 。

②欲探究 E 中颜色变化的原因,设计实验如下: 用分液漏斗分离出 E 的下层溶液,蒸馏、收集红色物质,取少量,加入 AgNO3 溶液,结果观察到仅 有白色沉淀产生。请结合化学用语解释仅产生白色沉淀的原因 。 ③将少量 BrCl 通入到碘化钾溶液中,该反应的化学方程式为 。

3 答案(1)①方法一:关闭活塞 a,打开止水夹 b,将长导管末端浸入水中,用手捂住圆底烧瓶,导管口有气 泡;松开手后,有水进入导管,则气密性良好。 或:方法二:关闭止水夹 b,打开活塞 a,向分液漏斗中注水,若水不能顺利流下,则气密性良好。

② 缺少尾气处理装置。 (2)Cl2 > Br2 > Fe3+ (3)①过量氯气和 SCN –反应 2SCN-+Cl2=2Cl-+(SCN)2,使 SCN-浓度减小,则 Fe3+ +3SCNFe(SCN)3 平衡逆向移动而褪色。

取少量褪色后的溶液,滴加 KSCN 溶液,若溶液变红色,则上述推测合理。(或取少量褪色后的溶液, 滴加 FeCl3 溶液,若溶液不变红,则上述推测合理。 (其它合理答案也得分)

② BrCl + H2O = HBrO + HCl 反应只产生 Cl-,不产生 Br-。

③ BrCl+2KI=KCl+KBr+I2 4、 . (16 分)

写分步反应的方程式也可

甲同学进行 Fe2+还原性的实验,针对异常现象进行探究。 步骤一:制取 FeCl2 溶液。向 0.1 mol?L-1 FeCl3 溶液中加足量铁粉振荡,静置后取上层清液,测得 pH<1。 步骤二:向 2 mL FeCl2 溶液中滴加 2 滴 0.1 mol?L-1 KSCN 溶液,无现象;再滴加 5 滴 5% H2O2 溶液(物质的 量浓度约为 1.5 mol?L-1、pH 约为 5) ,观察到溶液变红,大约 10 秒左右红色褪去,有气体生成(经检验为 O2) 。 (1)用离子方程式表示步骤二中溶液变红的原因: (2)甲探究步骤二中溶液褪色的原因: I. 取褪色后溶液两份,一份滴加 FeCl3 溶液无现象;另一份滴加 KSCN 溶液出现红色; II.取褪色后溶液,滴加盐酸和 BaCl2 溶液,产生白色沉淀。 III. 向 2 mL 0.1 mol?L-1 FeCl3 溶液中滴加 2 滴 0.1 mol?L-1 KSCN 溶液,变红,通入 O2,无明显变化。 ① 实验 I 的说明 ;②实验 III 的目的是 。 、 。

得出结论:溶液退色的原因是酸性条件下 H2O2 将 SCN-氧化成 SO42-。 (3)甲直接用 FeCl2· 4H2O 配制 ① mol?L-1 的 FeCl2 溶液,重复步骤二中的操作,发现液体红色并未褪去。

进一步探究其原因: (控制变量思维一剑封喉) I. 用激光笔分别照射红色液体和滴加了 KSCN 溶液的 FeCl3 溶液, 前者有丁达尔效应, 后者无。 测所配 FeCl2 溶液的 pH 约为 3。由此,乙认为红色不褪去的可能原因是 ② 。

II.查阅资料后推测,红色不褪去的原因还可能是 pH 较大时 H2O2 不能氧化 SCN-。乙利用上述部分试剂, 通过实验排除了这一可能。乙的实验操作及现象是: 步骤 i ii 试剂及操作 ③ 向 i 所得溶液中滴加 0.1 mol?L-1 FeCl3 溶液 现 生成白色沉淀 ④ 象

(1)2Fe2++ H2O2 + 2H+ === 2Fe3++ 2H2O
-

Fe3++3SCN3+

Fe(SCN)3(不写可逆号不扣分)

(2)①溶液红色褪去是因为 SCN 发生了反应而不是 Fe 发生反应 ②排除 H2O2 分解产生的 O2 氧化 SCN-的可能 (3)①0.15 ②H2O2 将 Fe2+氧化为 Fe3+,pH 增大促进 Fe3+水解形成红色 Fe(OH)3 胶体 ③取 2 mL BaCl2 溶液,滴加 2 滴 0.1 mol·L-1KSCN 溶液和 5 滴 5% H2O2 溶液(多答盐酸或答酸化 BaCl2 溶液为 0 分,答错一种试剂即为 0 分) ④无明显现象


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